我实验室研究生在全国研究生人工智能创新大赛中斩获一等奖
2021年12月11至13日，第三届“中信银行杯”全国研究生人工智能创新大赛的全国总决赛在深圳举行。大赛由教育部学位管理与研究生教育司、教育部学位与研究生教育发展中心指导、中国学位与研究生教育学会、中国科协青少年科技中心主办。大赛秘书处设立于浙江大学，本届中国研究生人工智能创新大赛由深圳大学承办。作为我国面向研究生的顶级赛事，本届大赛共有200余所高校1700多个项目参与角逐，经过初赛仅有85支队伍进入总决赛，最终决出一等奖10名、二等奖20名。
国家多媒体软件工程技术研究中心（武汉大学）和武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室项目“基于空天地图像匹配的地理定位系统——“珞鸽”无人机物流配送平台”首先从初赛脱颖而出，在全国总决赛中以小组第一出线勇夺决赛一等奖（图1、2）。该项目由来自中心的硕士研究生张浩森、刘佳奇和来自武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室的博士研究生赵泉、董明玥共同完成。来自中心的指导老师肖晶副教授和王正教授获优秀指导老师奖（图3）。
图1 国家多媒体软件工程技术研究中心和武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室团队获得一等奖（从左到右赵泉、张浩森、刘佳奇）
图2 参赛队伍合影（从左到右肖晶、赵泉、张浩森、刘佳奇）
图3 肖晶老师（左5）王正老师荣获优秀指导老师奖
随着中国电子商务的兴起，物流行业得到了迅猛的发展，不断增长的快递业务量给物流配送带来了巨大的压力。由于物流节点分布广泛，城市道路网络繁杂，再加上配送往往具有批量小，频率高的特征，物流配送的“最后一公里”往往成本最高，效率最低。然而“最后一公里”虽然属于配送的末端，却是物流公司与客户直接接触的环节，其质量和效率直接影响着客户的满意度。针对这一环节，市场提出了很多解决办法，比如约定送货上门时间、在社区便利店自提、设置社区自提柜等等，这些方法一定程度上解决了货物安全问题，但依旧无法从根本上降本增效，物流配送“最后一公里”需要更加智能化的手段来优化。
无人机配送早已不是一个新鲜的概念了，早在无人机被发明的时候人们就对它赋予这样的期待。欧洲科学院荣誉院士杨金才院士曾说：“无人机落地的步伐越来越快，新的物流时代即将到来”。（图4）在最近的一年内，中国的物流配送龙头企业美团和京东已经在北、上、广、深等省市抢先布局。目前京东使用的是无人机定点配送加快递员接力配送的模式。在疫情到来之后，人与人之间的直接接触风险变高，无接触配送的需求迫在眉睫。对此，美团研发了无人机专用配送货柜，实现了无人机的独立配送。但是这样的模式无法解决用户必须下楼取货的痛点。
图4 杨金才院士非常看好无人机配送的未来
对此该团队提出基于空天地图像匹配的地理定位系统，通过使用目标建筑的遥感卫星影像和客户的上半身自拍照实现精准定位到“楼”和精准定位到“人”的过程。（图5）
图5 基于空天地图像匹配的地理定位系统
在基于空天地图像匹配的过程中有着“态不稳”、“对不齐”、“找不到”三大技术挑战（图6），其中“态不稳”指的是目标图像往往会因为受到季节、光照、雾霾等环境因素的影响与理想环境下的图像存在着差异，同一内容图像的特征往往不稳定；”对不齐“指的是无人机近地域图像与卫星遥感域图像视角差异巨大，难以进行匹配；”找不到“指的是无人机视角和自拍视角分别存在着人物姿态变化大和人脸角度变化大的问题。为了克服这三大技术挑战该团队分别提出了三个算法进行克服。
图6 基于空天地图像匹配中的三大技术挑战
首先，提出解耦表示学习算法解决“态不稳”的问题，通过解耦出无人机图像中的建筑与环境特征，增强图像清晰度，保持图像理解稳定性。该算法相较于其他算法来说，图像理解指标MIOU提升了27%-44%。（图7）
图7 解耦表示学习算法
其次，为解决“对不齐”问题，嵌入无人机动态影像，提出空天跨域算法，将无人机近地域图像与低空视角的无人机动态域图像进行匹配，将卫星遥感域图像与高空视角的无人机动态域图像进行匹配，实现无人机近地域图像与卫星遥感域图像精准匹配。在武大自建的无人机卫星跨域数据集上，图像匹配精度达到99.67%。（图8）
图8 空天跨域扩散算法
最后，使用人物姿态变换算法，通过编码器提取目标图像中的姿态特征，并将其转换为统一姿态后再由生成器生成统一姿态的人物图像，实现人物精准重识别，克服“找不到”问题。人员重识别精度相较于传统方法的59.6%，该算法提升至了85.4%。（图9）
图9 人物姿态变换算法
该技术经十年磨一剑，在相关领域已经发表CCF A类论文5篇、荣获8项国家发明专利、曾获得Google地标检索比赛全球金牌和全球内容视频分析比赛第一名，并且人员重识别相关技术已经被应用到东京奥运会的Honda导航机器人上。该项目目前已经和武汉汇卓航科技有限公司达成了初步合作意向，并且在未来一年内将在武汉大学校内进行试运行，在未来三到五年内全面推广“珞鸽无人机物流配送平台”。